CN101126801A - 一种伏安相位表的简便校准技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及伏安相位表的校准技术。其电路主要由输入选择开关、I/V转换器、可编程增益放大器、存储器、按键、微控制器和液晶屏等硬件构成,可编程增益放大器、A/D转换器和微控制器构成一个反馈回路;可编程增益放大器由数字电位器和运算放大器组合实现。本发明不仅操作简便,且由于采用分段校准的方式,降低了对互感器和运算放大器的性能指标要求,即便非专业人员亦可完成仪表的校准工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种电工测量仪表,具体地说是测量电压、电流、相位等电参数的双钳型伏安相位表。
背景技术
目前较为常见的SMG2000、ML12等双钳伏安相位表,是继电保护工、校表工和线路装修工的通用测量工具。该表在测量电压、电流时,测量信号通过互感器进入仪表,然后由运算放大器放大,通过A/D采样,计算得到信号的真实有效值。由于互感器和运算放大器存在线性和漂移等问题,致使输入信号经过这些器件后出现偏差,故此需要对测量结果进行校准,以便得到信号的真实有效值。传统SMG2000等双钳伏安相位表采用的校准办法是:使用电位器调整硬件电路参数,即调节一个低点和一个最高点,利用这两个点使运算放大器形成一个线性放大电路,从而实现校准。这种校准办法存在的缺点是:由于互感器的调整特性曲线并非理想的线性关系,所以会造成测量范围受限,且校准工作操作复杂,需专业人员才能完成,难以推广应用。
实用新型内容
本发明的目的在于解决校准工作操作复杂的问题,提供一种伏安相位表的简便校准技术。
本发明是这样实现的:硬件电路主要由输入选择开关J、I/V转换器、可编程增益放大器、A/D转换器、微控制器、存储器、按键和液晶屏构成,可编程增益放大器、A/D转换器可分别或一起集成在微控制器内部,也可独立于微控制器外部。可编程增益放大器用来将信号进行放大;存储器用来保存计算出的校准系数;按键用来确认标准信号已经输给仪表;液晶屏用来指示需要输入的标准信号的信号值;微控制器中含有程序软件,用以控制所有硬件,完成校准功能。其中,由可编程增益放大器、A/D转换器和微控制器构成一个反馈回路,微控制器根据通过A/D转换器获得的可编程增益放大器的输出,判断输入信号的幅度,然后根据信号的幅度调整可编程增益放大器的增益。
对本发明进行校准操作时:先让仪表进入校准工作状态,随后只需按照液晶屏的提示输给仪表标准信号,最后操作按键,确认信号已经输给仪表即可。
本发明不仅操作简单、实用,而且由于采用自动分段校准的方式,降低了对互感器和运算放大器的性能指标要求,方便生产调试,即便使非专业人员亦可完成仪表校准工作。
附图说明
图1.本发明的电路结构示意图
图2.自动校准的计算原理图
具体实施方式
图2为本发明校准的计算原理:将经过互感器和可编程增益放大器整理过的信号X和输入真实值Y作为变量,得到一条特性曲线。将特性曲线划分为若干段,将每个段近似为线性变化。这样就将每个段看成一条直线,符合二元一次方程的特征曲线Y=KX+B。然后以二元一次方程的特性,在每条直线上取顶端B和底端A两点,通过计算得到该条直线的特征参量K和B值。当X在x1到x2范围变化时,将x代入方程Y=KX+B,得到的Y值就是测量的结果。
图1显示了本实施例的电路结构:系由输入选择开关J、I/V转换器、可编程增益放大器、存储器、按键、微控制器和液晶屏等硬件构成,微控制器内部主要含有A/D转换器、内核组件。
互感器、输入选择开关J、I/V转换器构成信号的输入级,实现信号的输入;可编程增益放大器由数字电位器W和运算放大器实现,用做增益调整电路,来放大信号;存储器负责存储校准系数K和B值;按键用来确认标准信号已经输给仪表;液晶屏用来指示需要输入的标准信号的信号值;由微控制器内核中的程序来控制可编程增益放大器、A/D转换器、键盘、液晶屏和存储器,完成校准功能。
本实施例之校准功能的实现:以电流校准为例,将电流分为100mA、1A、10A三个量程;将可编程增益放大器的增益按照量程分别设置为n1、n2、n3;校准点设置:在100mA量程时为(0mA,100mA),在1A量程时为(100mA,1A),在10A量程时为(1A,10A)。
校准100mA量程的流程如下:
1.将可编程增益放大器的增益设置为n1;
2.在液晶屏上显示0mA;
3.用户按照提示输入0mA电流信号,然后触发按键;
4.按键触发后,仪表对信号进行采样,计算采样值的均方根值得到X1值;
5.在液晶屏上显示100mA;
6.用户按照提示输入100mA电流信号,然后触发按键;
7.当仪表检测到有按键触发后,对信号进行采样,计算采样值的均方根值得到X2值;
8.利用二元一次方程公式得到下面方程组:
0=K*X1+B;(1)
100=K*X2+B;(2)
解方程组即可以得到K和B值,100mA档校准完成。
1A和10A档校准方式与100mA档相同。当全部点校准完成后将得到的三组K和B值存入存储器,校准完毕。
Claims (3)
1.一种伏安相位表的简便校准技术,其电路主要由输入选择开关J、I/V转换器、可编程增益放大器、A/D转换器、微控制器、存储器、按键和液晶屏构成,其特征在于:由可编程增益放大器、A/D转换器和微控制器构成一个反馈回路。
2.根据权利要求1所述的一种伏安相位表的简便校准技术,其特征在于:可编程增益放大器由数字电位器W和运算放大器组合实现。
3.根据权利要求1所述的一种伏安相位表的简便校准技术,特征在于:可编程增益放大器、A/D转换器分别或一起集成在微控制器内部,也可独立于微控制器外部。
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